本研究由Sulaiman Shah（东北师范大学、中国科学院东北地理与农业生态研究所等）、Yaseen Khan（海南大学）、Zijun Cheng、Mohammed Bouskout（卡迪阿亚德大学）、Tao Zhang、Hong Yan（通讯作者，东北师范大学）和Mingming Wang（通讯作者，中国科学院东北地理与农业生态研究所）共同完成，于2025年5月30日发表在开放获取期刊《Frontiers in Plant Science》上，题为《Priming effect of ascorbic acid on the growth and biomass of quinoa under saline conditions》。

学术背景

该研究聚焦植物抗逆生理学领域，针对全球土壤盐渍化威胁农业生产的现实问题展开。藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）虽具耐盐性，但其幼苗期对盐胁迫敏感，而抗坏血酸（Ascorbic Acid, ASA）作为天然抗氧化剂，此前在小麦、玉米等作物中被证明可缓解盐胁迫，但对其在藜麦中的作用机制尚未明确。研究旨在探究外源ASA（0.1 mM和0.5 mM）如何通过调节生理生化途径增强藜麦耐盐性，为盐碱地作物栽培提供新策略。

研究流程与方法

1. 实验设计与材料处理

研究采用六组处理：对照组（T1）、0.1 mM ASA（T2）、0.5 mM ASA（T3）、200 mM NaCl盐胁迫（T4）、0.1 mM ASA+盐胁迫（T5）、0.5 mM ASA+盐胁迫（T6），每处理6重复。藜麦种子经次氯酸钠消毒后播种于沙培盆中，四叶期保留3株/盆，分蘖期逐步施加盐胁迫（每日递增50 mM至终浓度200 mM），ASA通过土壤浇灌同步处理。

2. 关键实验与分析

• 萌发参数测定：测定发芽率（GP）、发芽势（GE）、活力指数（SVI）等指标，记录胚根与胚芽长度动态（表3、4）。
  
• 生长与生物量分析：测定鲜重（FW）、干重（DW）、相对生长率（RGR）、叶面积（LA）等，采用烘干法（60°C, 48小时）获取生物量数据。
  
• 光合特性：
  
  • 气体交换：LI-6800光合仪测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度（Ci）等。
    
  • 叶绿素荧光：暗适应30分钟后测定Fv/Fm（光系统II最大量子效率）、NPQ（非光化学淬灭）等参数。
    
  • 色素含量：丙酮-乙醇混合液提取叶绿素a/b、类胡萝卜素，分光光度法测定。
    
• 渗透调节物质：蒽酮比色法测可溶性糖；酸性茚三酮法测脯氨酸。
  
• 离子平衡：原子吸收光谱（Na⁺、K⁺等阳离子）与离子色谱（Cl⁻、SO₄²⁻等阴离子）分析根与叶中离子含量及比值（如Na⁺/K⁺）。
  
• 抗氧化酶活性：超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性通过NBT还原法、愈创木酚氧化法等测定；丙二醛（MDA）含量通过硫代巴比妥酸法评估氧化损伤。
  
• 数据分析：SPSS 25进行单/双因素ANOVA，Tukey检验（p<0.05）；GraphPad Prism 8.02作图；PCA主成分分析揭示参数相关性。
  

主要结果

1. 萌发与生长促进：0.1 mM ASA使盐胁迫下SVI和GRI分别提升24.89%和5.45%（图1c,e），且胚根伸长速率显著高于盐胁迫组（表3）。生物量方面，ASA处理使盐胁迫下FW和DW最高增加49.54%和83.33%（图2c,h），LA提升53.15%（图2g）。
   
2. 光合系统保护：ASA恢复盐胁迫导致的叶绿素a下降（83.63%增幅，图5a），类胡萝卜素提升95.45%（图5d）。NPQ和ETR分别提高95.18%和16.03%（图4f,g），表明ASA增强光能耗散与电子传递效率。
   
3. 渗透与氧化平衡：脯氨酸和可溶性糖在ASA+盐处理中分别增加29.89%和22.50%（图6a,b）；SOD、POD活性最高提升99.43%和98.90%（图9a,b），MDA含量降低64.67%（图9d）。
   
4. 离子稳态调控：ASA使盐胁迫叶片Na⁺降低41.14%，K⁺提升99.76%（图7a,b），根中Na⁺/K⁺比值下降37.67%（图8d），证实ASA通过选择性离子吸收缓解毒性。
   

结论与价值

研究首次证实0.1 mM ASA可通过以下途径增强藜麦耐盐性：
1. 生理层面：维持光合效率、促进渗透调节物质积累；
2. 生化层面：激活抗氧化系统（SOD/POD/CAT）减轻氧化损伤；
3. 离子层面：抑制Na⁺积累、促进K⁺吸收以平衡离子稳态。
该成果为盐碱地藜麦栽培提供了经济有效的生物刺激素应用方案（0.1 mM ASA土壤浇灌），且揭示了ASA多靶点作用机制，为作物抗逆育种提供理论依据。

研究亮点

1. 创新性：首次系统解析ASA在藜麦盐胁迫中的“生理-生化-离子”多维度调控网络；
   
2. 方法学：结合光合荧光动力学（LI-6800）与离子组学（原子吸收/离子色谱）技术，全面量化ASA效应；
   
3. 应用性：明确0.1 mM为最优浓度，兼具成本效益与显著效果，可直接指导田间实践。
   

其他价值

研究指出藜麦品种“Longli No.1”在200 mM NaCl下仍能通过ASA实现生长恢复，暗示其作为耐盐种质的潜力。未来需进一步开展全生育期大田试验，并探究ASA与内源激素（如ABA）的互作机制。